Numerical models of masonry based experimental data

• Autorzy: Szojda L. , Wandzik G.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zamierzeniem autorów było zdefiniowanie powierzchni granicznej dla muru w celu zastosowania jej w systemie komputerowym do nieliniowych analiz metodą elementów skończonych. W artykule przedstawiono wyniki trójosiowych i jednoosiowych badań cegły i zaprawy. Stanowiły one podstawę do wyznaczenia położenia powierzchni granicznych tych materiałów w przestrzeni naprężeń. Zaprezentowano również rezultaty badań laboratoryjnych standardowych murków poddanych ściskaniu. Zostały one uzupełnione symulacją komputerową z wykorzystaniem systemu Mafem3d przeznaczonego do nieliniowej analizMES. Analizie numerycznej poddano mur, w którym cechy poszczególnych materiałów były modelowane niezależnie (model heterogeniczny). Wykonano również obliczenia takiej samej próbki muru z użyciem homogenicznego modelu materiałowego. Kształt powierzchni granicznej homogenicznego modelu materiałowego muru określony został na podstawie wyników badań eksperymentalnych materiałów składowych oraz wyników uzyskanych dla próbek muru. Przeprowadzono weryfikację zgodności wyników obliczeń dla modeli heterogenicznego i homogenicznego z wynikami doświadczalnymi. Stworzenie homogenicznego modelu materiałowego muru wynikało z potrzeby jego zastosowania w nieliniowej analizie większych obiektów wykonanych z cegły, gdzie występuje konieczność tworzenia elementów skończonych o wymiarach większych od wymiarów cegieł i spoin.

EN

The authors’ intention was to define the failure surface for the masonry for its further use in computational system for nonlinear finite element method analysis. Results of triaxial and uniaxial experimental tests for brick and mortar have been presented in the paper. These results were used as a basis for determination of the failure surfaces in stress space for both materials. Simultaneously, results of laboratory experiments carried out on standard masonry specimens under compression have been presented. These tests were supplemented with computational simulation performed with the use of nonlinear FEM analysis system Mafem3D. Masonry specimen was numerically analysed with use of individual mathematical description of brick and mortar behaviour (heterogeneous model). Calculation of the same specimen with the use of homogeneous material model have been carried out. Shape of the failure surface for homogeneous model was derived from the experimental test results for components (brick and mortar) and masonry specimens. Verification of simulation (made with the use of heterogeneous and homogeneous models as well) results with experimental data was done. Homogeneous material model was formulated because of the necessity of its use in nonlinear FEM analysis of real-scale masonry structures, where size of finite elements exceeds the size of singular masonry units (bricks and joints).

Słowa kluczowe

PL

powierzchnia graniczna; MES (metoda elementów skończonych); podłoże powierzchni granicznych

EN

masonry; failure surface; material model; FEM analysis; complex stress state

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 1, no. 1
• Strony: 113--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Szojda L.

autor

Wandzik G.

• Faculty of Civil Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 4, 44-100 Gliwice, Poland tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Majewski S.; Mechanika betonu konstrukcyjnego w ujęciu sprężysto-plastycznym (Mechanics of structural concrete in terms of elasto-plasticity). Gliwice 2003, pp. 186.
• [2] Drobiec Ł.; Analiza murów z cegły pełnej ze zbrojeniem w spoinach wspornych poddanych obciążeniom pionowym (Analysis of brick walls with reinforcement in bed joint under vertical loading). Rozprawa doktorska (PhD dissertation), Gliwice 2004, pp. 183.
• [3] Jasiński R.; Nośność i odksztalcalność zbrojonych ścian murowych ścinanych poziomo (Load bearing capacity and deformability of reinforced brick walls sheared horizontally). Rozprawa doktorska (PhD dissertation), Gliwice 2005, pp. 207.
• [4] Piekarczyk A.; Nośność i odksztalcalność zbrojonych ścian murowych poddanych ścinaniu w kierunku pionowym (Load bearing capacity and deformability of reinforced brick walls subjected to vertical shearing). Rozprawa doktorska (PhD dissertation), Gliwice 2005, pp. 200.
• [5] Blackard P.., Kim B., Citto C, Wiliam K., Mettupalayam S.; Failure issues of trick Masory, in: Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structure, vol. 3, High-Performance Concrete, Brick- Masonry and Environmental Aspects, eds.: Carpinteri A. et al., Taylor & Francis, London 2007, 1587-1594.
• [6] Carpinteri A., Invernizzi A., Lacidonga G.; Numerical simulation of brick-masonry subjected to the double flat-jack tests, in: Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structure, vol. 3, High-Performance Concrete, Brick-Masonry and Environmental Aspects, eds.: Carpinteri A. et al., Taylor & Francis, London 2007,1623-1630.
• [7] Rots J. G., Boonpichetvong M., Belletti B., Invernizzi S.; An application of sequentially linear analysis to settlement damage prediction for masonry facades, in: Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structure, vol. 3, High-Performance Concrete, Brick-Masonry and Environmental Aspects, eds.: Carpinteri A. et al., Taylor & Francis, London 2007, 1653-1660.
• [8] PN-EN 1052-1:2000 Metody badań murów. Część 1: Określenie wytrzymałości na ściskanie (Methods of masonry testing. Part 1: Determining compression strength).
• [9] Szojda L.; Analiza współdziałania murowanych budynków ścianowych z deformującym się podłożem (Analysis of interaction of brick wall buildings with deforming subsoil). Rozprawa doktorska (PhD dissertation), Gliwice 2001, pp. 180.
• [10] Wiliam K. J, Warnke E. R; Constitutive Models for the Triaxial Behaviour of Concrete. IABSE Seminar on Concrete Structures Subjected to Triaxial Stresses, Bergamo 1974. IABSE Proc. vol. 19, pp. 1-30.
• [11] LitewkaA., Szojda L.; Damage, plasticity and failure of ceramics and cementitious composites subjected to multi-axial state of stress, International Journal of Plasticity, 11, 22 (2006), 2048-2065.
• [12] Litewka A., Szojda L.; Fracture criterion for brick and mortar subjected to tri-axial state of stress, in: Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structure, vol. 3, High-Performance Concrete, Brick- Masonry and Environmental Aspects, eds.: Carpinteri.
• [13] Szojda L., Wandzik G.; Powierzchnie graniczne dla cegły i zaprawy określone w trójosiowym stanie naprężenia (Boundary surfaces for brick and mortar determined in three-axial state of stress). Problemy Naukowo-Badawcze Budownictwa, tom II, Konstrukcje Budowlane i Inżynierskie (Scientific- Research Problems of Civil Engineering, volume II, Building and Engineering Constructions). Wydawnictwo Politechniki Białostockiej (Publishing house of Białystok University of Technology), Białystok 2007, pp. 363-370.
• [14] Drobiec Ł, Jasiński R., Kubica J.; Wstępne badania różnych sposobów wzmocnienia zarysowanych murów ściskanych (Preliminary tests on various ways of cracked compressed walls strengthening), Raport końcowy BK-259/RB-2/97 (Final report), Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa, Katedra Konstrukcji Budowlanych, Gliwice, styczeń 2000 r.